微电网优化调度仿真模型
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统 ，具 有双 向 能量流和 信 息流 的复杂特 性 。
微 电网优 化调度 是 一个 多 目标 、多约 束 、多 时段 、
非线 性 的组态 复杂控 制 问题 。微 电网既可 以与大 电 网并
网运 行 ，也可 以脱 离大 电网孤立 运行 。微 电网通 过公共
耦 合 点与 大 电网相连 ，实现 并 网运 行 ，需 对微 电 网进行 建 模 以研 究 微 电 网接 入 。文献 ［ ４ 】 从微 电 网基 本 元件 出
身 Leabharlann Baidu控 制及管理功能实现功 率平衡控制 、系统 运行优化 、 故 障检测与保 护 、电能质量 治理等方面 的功能伫 】 。发展微
电网 是解 决分布 式发 电并 网和 偏远地 区或 海 岛供 电 的有
效途 径 ，具 有十 分广 阔的应 用 前 景口 。微 电网作 为 集成 多种 分布 式 电源 、储 能装置 和用 电负 荷于 一体 的可 控 系
微 电网优化调 度仿真模型
Ｓｉ ｍ ｕｌ ａｔ ｉ ｏｎ ｍ ｏｄｅｌ ｆ ｏｒ ｏｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚｉ ｎｇ ｓｃ ｈｅｄｕｌ ｅ ０１ １ ｍｉ ｃｒ ｏｇｒ ｉ ｄ
马金祥 ， 朱锡芳’ ， 范新南 ，罗成名 ， 袁洪春’
ＭＡ Ｊ ｉ ｎ ． ｘ ｉ ａｎ ｇ ’ ’ ，ＺＨＵ Ｘｉ ． ｆ ａ ｎ ｇ。 ，Ｆ ＡＮ Ｘｉ ｎ － ｎ ａ ｎ ，Ｌ ＵＯ Ｃｈ ｅ ｎ ｇ － ｍｉ ｎ ｇ ，ＹＵＡＮ Ｈｏｎ ｇ － ｃ ｈｕ ｎ ‘ 。
体的协调一致，使得微电网调度模型更适合模拟实际运
行 情况 。微 电网优化 调度 对提 高微 电网用 户 自律性 和需 求 侧管 理具 有重 要 意义 ，也 是实现 用 户和 电网利益 最大
（ １ ． 常州工学院 电气与光 电工程学院 ，常州 ２ １ ３ ０ ０ ２ ；２ ． 河海大学 江苏省输 配电装备技术重点实验室 ，常州 ２ １ ３ ０ ２ ２ ）
摘
要：基于元胞自动机的基本理论及其在时间和空间尺度动态演化模拟中的应用，提出了一种微电网 优化调度仿真模型。该方法从元胞自动机的基本定义出发，研究了元胞自动机理论对于微电网
优化调度仿真的适用性 。建立 了微 电网元胞空间 ，构建了微电网元胞空间的宏观演化规则 。提 出了一种微电网密度需求管理的自适应算法 ，实现分布式电源与负荷需求的动态平衡调整 。在 Ｍ Ａ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ 环境中建立了仿真模型并模拟了微电网格局的时间和空间尺度动态演化过程。仿真实 验结果验证了该方法对于微电网格局优化以及模拟微电网密度需求管理的可行性。 关键词 ： 微 电网格局 ；自适应控制 ；密度需 求管理 ； 元胞 自动机 中圈分类号 ：Ｔ Ｍ７ ４ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ ０ ９ － ０ １ ３ ４ （ ２ ０ １ ５ ） １ １ （ 下） － ０ ０ ８ ８ －０ ５
Ｄｏ ｉ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ Ｚｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ９ －０ １ ３ ４． ２ ０ １ ５． ２ ２． ２ １
０ 引言
微 电网是一 种新 型 的 电力 系统 网络 结构 ，是 实现 主
虑随机性的微网能量优化调度模型。文献【 ８ 】 考虑微电网
的不对 称 性和 逆变 电源 控制特 性 的 多样性 ，提 出适 用 于 微 电网三 相潮 流计 算分 析 的数学 模 型 。微 电网 的调 度模 型直接 影 响着 微 电 网运 行方 案 的可行 性和 合理 性 ，是微
动 配 电网 的有效 方式 。开 发和 延伸 微 电 网能够促 进分 布 式 发 电与可 再 生能源 的大 规模 介入 ，促 进传 统 电 网向智
能电网过渡“ 】 。同时，微电网是一个可以实现 自 我控制、
保护和 管理的 自治系统 ，它 作为完整 的电力系统，依靠 自
电网优化调度研究的核心内容。
微电网整体建模的思路，将风力发电机、电动机等动态
元件 等效 为等 效 电机 模 型 ，并从 理论 上推 导 了等 效 电机 的通 用 模 型 。文献 ［ ５ 】 针 对 微 电网 分布 式 电源 详 细 模 型 的本质 特 点 ，对其 组成 部分 原动 机和 逆变 器 分别进 行 简 化 ，提 出相 应 的简化模 型 。文献 ［ ６ 】 以独 立 的系统 仿真模 块 和运 行优 化 模块 为核心 ，建立 了微 电网多 目标动 态优 化 调度 的一 般模 型 。文献 【 ７ 】 针 对微 网 中风能 和太 阳能 等
元胞 自动机模型提出了一种微 电网格局计算方法，该方
法 较少考 虑微 电网总体 供需平 衡 。 元 胞 自动机 理 论 “自下而 上 ” 的研 究 思路 ，综 合 系
发 ，基于 微 电网物 理背 景 ，借鉴 负荷 建模 理 论 ，提 出了
统 整体 供 需平衡 理 论 ，较 全 面 的考虑 了微 电网局部 与整
元胞 自动 机（ Ｃ ｅ ｌ ｌ ｕ ｌ ａ ｒ Ａ ｕ ｔ ｏ ｍ ａ ｔ ａ ， Ｃ Ａ ） 是 由波 兰 数 学 家Ｓ ｔ ａ ｎ ｉ ｓ ｌ ａ ｗ Ｍａ ｒ ｃ ｉ ｎ Ｕ ｌ ａ ｍ于２ ０ 世 纪４ Ｏ 年代 提 出， 由Ｊ ｏ ｈ ｎ Ｖｏ ｎ Ｎｅ ｕ ｍａ ｎ ｎ 用 于 自复 制 逻辑 系 统 性 研 究 的 一种 在 时 间、空 间和 状态 上都 离散 的动 力 系统建 模方 法 ，具有 模 拟 复杂 动态 系统 时空演 进 的能力 。文献 【 ９ 】 提 出一种 采用 元 胞 自动机 模拟 城 市土地 利用 的逐 年 发展 过程 进而 进行 城 市配 电网空 间负荷 预测 方 法 。文 献 【 １ ０ 】 采用 元 胞 自动 机 模拟 城市 土地 利用 动态 发展 过程 ，预 测 规划 区域 各小 区土地 的未来 使用 类型 。文献 ［ １ １ 】 基于Ｆ ｉ ｓ ｈ ｅ ｒ 判 别方 法和
微 电网优 化调度 是 一个 多 目标 、多约 束 、多 时段 、
非线 性 的组态 复杂控 制 问题 。微 电网既可 以与大 电 网并
网运 行 ，也可 以脱 离大 电网孤立 运行 。微 电网通 过公共
耦 合 点与 大 电网相连 ，实现 并 网运 行 ，需 对微 电 网进行 建 模 以研 究 微 电 网接 入 。文献 ［ ４ 】 从微 电 网基 本 元件 出
身 Leabharlann Baidu控 制及管理功能实现功 率平衡控制 、系统 运行优化 、 故 障检测与保 护 、电能质量 治理等方面 的功能伫 】 。发展微
电网 是解 决分布 式发 电并 网和 偏远地 区或 海 岛供 电 的有
效途 径 ，具 有十 分广 阔的应 用 前 景口 。微 电网作 为 集成 多种 分布 式 电源 、储 能装置 和用 电负 荷于 一体 的可 控 系
微 电网优化调 度仿真模型
Ｓｉ ｍ ｕｌ ａｔ ｉ ｏｎ ｍ ｏｄｅｌ ｆ ｏｒ ｏｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚｉ ｎｇ ｓｃ ｈｅｄｕｌ ｅ ０１ １ ｍｉ ｃｒ ｏｇｒ ｉ ｄ
马金祥 ， 朱锡芳’ ， 范新南 ，罗成名 ， 袁洪春’
ＭＡ Ｊ ｉ ｎ ． ｘ ｉ ａｎ ｇ ’ ’ ，ＺＨＵ Ｘｉ ． ｆ ａ ｎ ｇ。 ，Ｆ ＡＮ Ｘｉ ｎ － ｎ ａ ｎ ，Ｌ ＵＯ Ｃｈ ｅ ｎ ｇ － ｍｉ ｎ ｇ ，ＹＵＡＮ Ｈｏｎ ｇ － ｃ ｈｕ ｎ ‘ 。
体的协调一致，使得微电网调度模型更适合模拟实际运
行 情况 。微 电网优化 调度 对提 高微 电网用 户 自律性 和需 求 侧管 理具 有重 要 意义 ，也 是实现 用 户和 电网利益 最大
（ １ ． 常州工学院 电气与光 电工程学院 ，常州 ２ １ ３ ０ ０ ２ ；２ ． 河海大学 江苏省输 配电装备技术重点实验室 ，常州 ２ １ ３ ０ ２ ２ ）
摘
要：基于元胞自动机的基本理论及其在时间和空间尺度动态演化模拟中的应用，提出了一种微电网 优化调度仿真模型。该方法从元胞自动机的基本定义出发，研究了元胞自动机理论对于微电网
优化调度仿真的适用性 。建立 了微 电网元胞空间 ，构建了微电网元胞空间的宏观演化规则 。提 出了一种微电网密度需求管理的自适应算法 ，实现分布式电源与负荷需求的动态平衡调整 。在 Ｍ Ａ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ 环境中建立了仿真模型并模拟了微电网格局的时间和空间尺度动态演化过程。仿真实 验结果验证了该方法对于微电网格局优化以及模拟微电网密度需求管理的可行性。 关键词 ： 微 电网格局 ；自适应控制 ；密度需 求管理 ； 元胞 自动机 中圈分类号 ：Ｔ Ｍ７ ４ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ ０ ９ － ０ １ ３ ４ （ ２ ０ １ ５ ） １ １ （ 下） － ０ ０ ８ ８ －０ ５
Ｄｏ ｉ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ Ｚｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ９ －０ １ ３ ４． ２ ０ １ ５． ２ ２． ２ １
０ 引言
微 电网是一 种新 型 的 电力 系统 网络 结构 ，是 实现 主
虑随机性的微网能量优化调度模型。文献【 ８ 】 考虑微电网
的不对 称 性和 逆变 电源 控制特 性 的 多样性 ，提 出适 用 于 微 电网三 相潮 流计 算分 析 的数学 模 型 。微 电网 的调 度模 型直接 影 响着 微 电 网运 行方 案 的可行 性和 合理 性 ，是微
动 配 电网 的有效 方式 。开 发和 延伸 微 电 网能够促 进分 布 式 发 电与可 再 生能源 的大 规模 介入 ，促 进传 统 电 网向智
能电网过渡“ 】 。同时，微电网是一个可以实现 自 我控制、
保护和 管理的 自治系统 ，它 作为完整 的电力系统，依靠 自
电网优化调度研究的核心内容。
微电网整体建模的思路，将风力发电机、电动机等动态
元件 等效 为等 效 电机 模 型 ，并从 理论 上推 导 了等 效 电机 的通 用 模 型 。文献 ［ ５ 】 针 对 微 电网 分布 式 电源 详 细 模 型 的本质 特 点 ，对其 组成 部分 原动 机和 逆变 器 分别进 行 简 化 ，提 出相 应 的简化模 型 。文献 ［ ６ 】 以独 立 的系统 仿真模 块 和运 行优 化 模块 为核心 ，建立 了微 电网多 目标动 态优 化 调度 的一 般模 型 。文献 【 ７ 】 针 对微 网 中风能 和太 阳能 等
元胞 自动机模型提出了一种微 电网格局计算方法，该方
法 较少考 虑微 电网总体 供需平 衡 。 元 胞 自动机 理 论 “自下而 上 ” 的研 究 思路 ，综 合 系
发 ，基于 微 电网物 理背 景 ，借鉴 负荷 建模 理 论 ，提 出了
统 整体 供 需平衡 理 论 ，较 全 面 的考虑 了微 电网局部 与整
元胞 自动 机（ Ｃ ｅ ｌ ｌ ｕ ｌ ａ ｒ Ａ ｕ ｔ ｏ ｍ ａ ｔ ａ ， Ｃ Ａ ） 是 由波 兰 数 学 家Ｓ ｔ ａ ｎ ｉ ｓ ｌ ａ ｗ Ｍａ ｒ ｃ ｉ ｎ Ｕ ｌ ａ ｍ于２ ０ 世 纪４ Ｏ 年代 提 出， 由Ｊ ｏ ｈ ｎ Ｖｏ ｎ Ｎｅ ｕ ｍａ ｎ ｎ 用 于 自复 制 逻辑 系 统 性 研 究 的 一种 在 时 间、空 间和 状态 上都 离散 的动 力 系统建 模方 法 ，具有 模 拟 复杂 动态 系统 时空演 进 的能力 。文献 【 ９ 】 提 出一种 采用 元 胞 自动机 模拟 城 市土地 利用 的逐 年 发展 过程 进而 进行 城 市配 电网空 间负荷 预测 方 法 。文 献 【 １ ０ 】 采用 元 胞 自动 机 模拟 城市 土地 利用 动态 发展 过程 ，预 测 规划 区域 各小 区土地 的未来 使用 类型 。文献 ［ １ １ 】 基于Ｆ ｉ ｓ ｈ ｅ ｒ 判 别方 法和